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Die Erfindung betrifft einen Elektromotor mit Stator.
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Es ist allgemein bekannt, dass ein Elektromotor mit Stator ausführbar ist, wobei ein drehbar gelagerter Rotor in ihm anordenbar ist.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Elektromotor mit Stator weiterzubilden, wobei eine einfache Herstellung erreichbar sein soll.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Elektromotor mit Stator nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Elektromotor mit Stator sind, dass der Stator Module aufweist,
wobei jedes Modul eine Wicklung, insbesondere Einzelzahnwicklung, aufweist,
wobei die Einzelzahnwicklungen mittels eines Verschaltungsrings elektrisch verschaltet sind,
wobei der Verschaltungsring Draht aufweist zum elektrischen Verschalten,
insbesondere Wickeldraht, insbesondere gewalzter Draht, insbesondere Runddraht oder Draht mit rechteckförmigem Drahtquerschnitt, insbesondere aus nicht gestanztem Kupfer.
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Von Vorteil ist dabei, dass Draht, insbesondere Wickeldraht für die Verschaltung verwendbar ist. Somit ist kein Stanz-Biegeteil, wie Kupferschiene oder dergleichen, notwendig. Außerdem ist der Draht wiederum von einer Wickelmaschine vorsehbar, insbesondere von derselben Maschine einbringbar, die auch die Statorwicklung, insbesondere Einzelzahnwicklung, herstellt. Somit sind einerseits geringe Kosten erreichbar und andererseits geringe Lagervolumen notwendig, da nur eine Sorte Draht vorrätig zu halten ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Endabschnitte des jeweiligen vom Verschaltungsring umfassten Drahtes axial gerichtet angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass ein einfaches Verbinden der Drahtenden, also des Drahtendes der jeweiligen Einzelzahnwicklung der Statorwicklung und des Drahtendes des Drahtes des Verschaltungsrings, ausführbar ist. Hierbei ist vorzugsweise ein Widerstands-Schweißverfahren anwendbar.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Endabschnitte des Wicklungsdrahtes der Einzelzahnwicklungen ebenfalls axial gerichtet angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass durch die parallele Ausrichtung nur ein Zusammenquetschen der Drahtenden und nachfolgendes Verschweißen notwendig ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Endabschnitte des Wicklungsdrahtes der Einzelzahnwicklungen und die Endabschnitte des vom Verschaltungsring umfassten Drahtes schweißverbunden, insbesondere Widerstands-schweißverbunden sind. Von Vorteil ist dabei, dass ein einfaches Verfahren für die elektrische Verbindung verwendbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist jedes Modul zumindest eine Endkappe aus elektrisch isolierendem Material an einem ihrer axialen Endbereiche auf,
wobei die Einzelzahnwicklung mittels der Endkappe vom Blechpaket des Moduls beabstandet ist,
insbesondere wobei die Endkappe aus Kunststoff, insbesondere aus einem Polyethylenhaltigem Kunststoff oder einem thermoplastischen Kunststoff gefertigt ist,
insbesondere wobei das Blechpaket mit der Endkappe als Verbundteil ausgeführt ist und/oder die Endkappe als Umspritzung des Blechpakets ausgeführt ist. Von Vorteil ist dabei, dass jedes Blechpaket jedes Moduls als Verbundteil mit Kunststoff umspritzbar ist und somit in einfacher Weise ein stabilisiertes Blechpaket erzeugbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Module formschlüssig miteinander verbunden,
insbesondere wobei die Module in Umfangsrichtung regelmäßig angeordnet sind. Von Vorteil ist dabei, dass die formschlüssige Verbindung zumindest in radialer und/oder in Umfangsrichtung wirkt, wobei in axialer Richtung jedes Modul verschiebbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Verschaltungsring, insbesondere ein Aufnahmeteil des Verschaltungsrings, radial hervor stehende Laschenabschnitte auf,
wobei ein an einer jeweiligen Endkappe ausgeformter Dom, insbesondere in axialer Richtung hervor stehender Domabschnitt der Endkappe, durch eine Ausnehmung des jeweiligen Laschenabschnitts gesteckt ist und zur axialen Sicherung des Verschaltungsrings gegen die Endkappe verbreitert ist, insbesondere plastisch verformt, insbesondere heißverformt, insbesondere durch plastische Verformung, insbesondere durch Heißverformung. Von Vorteil ist dabei, dass eine spielfreie Verbindung in einfacher Weise erzeugbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Verschaltungsring ein Aufnahmeteil auf, in welchem ein Stapel von Ringteilen aufgenommen ist,
insbesondere wobei die Ringteile mittels Rastnasen in axial verlaufende Nuten des Aufnahmeteils eingerastet verbunden sind mit dem Aufnahmeteil. Von Vorteil ist dabei, dass durch eine bloße Formgebung eine radiale Verdrehsicherung erzeugbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist jedes Ringteil zumindest eine in Umfangsrichtung umlaufende Nut auf und zumindest eine in radialer Richtung verlaufende Nut. Von Vorteil ist dabei, dass durch die Nut die Verschaltung vorgegeben ist und somit die Fehlerrate verringerbar ist. Insbesondere ist von einem jeweiligen Ringteil die Verschaltung einer der Motorphasen vorgebbar.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist zumindest ein Draht in Nuten eines Ringteils eingelegt, wobei der Draht radial aus dem Ringteil herausgeführt ist und sein Endabschnitt in axiale Richtung umgebogen ist und axial hervorsteht. Von Vorteil ist dabei, dass die Ringteile in axialer Richtung stapelbar sind, wobei jedes Ringteil die Verschaltung einer der Motorphasen realisiert.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist eine jeweilige Endkappe einen Halteabschnitt auf zum Halten des aus der Wicklung des Moduls herausgeführten Drahtes, so dass sein Endabschnitt in axialer Richtung hervorsteht. Von Vorteil ist dabei, dass der Draht mechanisch stabilisiert gehalten ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Aufnahmeteil und/oder jedes Ringteil ein Zentriermitteil, insbesondere einen Zentrierkragen, auf, mit dem das Ringteil relativ zum Aufnahmeteil und/oder zu einem benachbarten Ringteil ausgerichtet ist,
insbesondere wobei das Zentriermittel am Innenrand des Ringteils angeordnet ist,
insbesondere wobei der Zentrierkragen in axialer Richtung von den Modulen weggerichtet hervor steht. Von Vorteil ist dabei, dass eine Zentrierung der Ringteile im Aufnahmeteil ausführbar ist. Somit ist eine möglichst exakte Ausrichtung des Stapels von Ringteilen im Stator ermöglicht.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
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Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
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In der 1 ist ein erfindungsgemäßer Stator mit Verschaltungsring in Schrägansicht gezeigt.
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In der 2 ist der Verschaltungsring vor dem Einsetzen in den Stator gezeigt, wobei der Verschaltungsring einen Stapel von Ringteilen 7 aufweist.
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In der 3 ist eine Draufsicht auf eines der Ringteile 7 gezeigt.
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In der 4 ist eine Schrägansicht des Ringteils 7 gezeigt.
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Wie in der 1 gezeigt, weist der Stator in Umfangsrichtung regelmäßig angeordnete Module auf, die jeweils ein Einzelblechpaket 1 aufweisen, auf dem jeweils an einem seiner axialen Endbereiche jeweils eine Endkappe 6 angeordnet ist.
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Jedes der Module weist auch eine Wicklung auf, die mittels der Endkappe und/oder mittels weiterem Isoliermaterial, wie einstückig mit der Endkappe 6 ausgeführte Kunststoffumspritzung oder Papier, gegen das Einzelblechpaket elektrisch isoliert ist.
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Vorzugsweise ist diese Endkappe 6 aus einem elektrisch isolierenden Material, um das Einzelblechpaket 1 von der Wicklung elektrisch zu isolieren. Besonders bevorzugtes Material für die Endkappe 6 ist hierbei ein thermoplastisches Material, wie PET oder dergleichen.
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Ein Verschaltungsring ist am axialen Endbereich des Stators aufgesetzt und mit den Endkappen 6 verbunden. Hierbei ist eine spielfreie formschlüssige Verbindung vorgesehen, indem ein axial hervorragender Dom jeder Endkappe 6 durch eine jeweilige Ausnehmung 20 eines jeweiligen aus dem Verschaltungsring radial herausstehenden Laschenabschnitts 10 am Verschaltungsring geführt ist und der hindurchragende Abschnitt des Doms heiß verformt und somit in radialer Richtung und in Umfangsrichtung verbreitert wird, um somit eine spielfreie formschlüssige Verbindung zu bewirken.
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Der Verschaltungsring weist eine Aufnahmeeinheit 9 auf, in der ein Stapel von Ringteilen 7 aufgenommen ist. Dabei weist jedes Ringteil 7 eine mittig angeordnete Ausnehmung, also die Ringöffnung, auf und einen in Umfangsrichtung umlaufenden Zentrierkragen 30, dessen radiale Position nahe der Ringöffnung angeordnet ist. Dieser axial hervorstehende Zentrierkragen 30 liegt an einem jeweils axial benachbarten weiteren Ringteil 7 an, so dass der Stapel von Ringteilen 7 radial zentriert ist, also die Rotordrehachse des Motors mit der Symmetrieachse aller Ringteile 7 zusammenfällt.
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Die ringteile werden in das Aufnahmeteil 9 beim Herstellen des Verschaltungsrings axial nacheinander eingeführt und verrastet. Hierzu weist jedes Ringteil radial hervorstehende, in den Figuren nicht gezeigte Rastnasen auf, die jeweils in eine entsprechende axial verlaufenden Nut am Aufnahmeteil 9 eingeführt werden und dort rastverbunden werden. Hierzu verläuft der Nutboden der axial verlaufenden Nut im Aufnahmeteil 9 sägezahnartig, wobei die Anzahl der Sägezähne der Anzahl der Ringteile 7 des im Aufnahmeteil 9 aufgenommenen Stapels entspricht.
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Jedes Ringteil 7 weist auch in Umfangsrichtung umlaufende Nuten auf, insbesondere die radial voneinander regelmäßig beabstandet sind. Weiter sind auch in Umfangsrichtung voneinander beabstandete, insbesondere voneinander regelmäßig beabstandete, radial verlaufende Nuten vorgesehen.
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Mittels des Verschaltungsrings werden die Einzelwicklungen der Module, also Einzelzahnwicklungen, miteinander verschaltet. Hierzu ist im Verschaltungsring Draht eingesetzt, insbesondere Runddraht. Alternativ ist auch ein Draht mit rechteckförmigem Querschnitt verwendbar. Der Draht sollte vorzugsweise gewalzt sein, also kein Stanzteil.
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In jedes Ringteil 7 wird zur Realisierung der Verschaltung Draht eingelegt. Dabei wird ein jeweiliger, beispielsweise vorgeformter Drahtabschnitt in das jeweilige Ringteil 7 eingeführt. Ein Drahtabschnittendbereich wird dabei derart verlegt, dass er durch die radial verlaufenden Nuten 5 nach radial außen herausführt und in axialer Richtung umgebogen herausragt. Diese axial abstehenden Endabschnitte 4 sind somit parallel zu den axial herausragenden Endabschnitten 3 des Wicklungsdrahtes der jeweiligen Einzelzahnwicklungen geführt und verlaufen somit parallel zu diesen. Nach Verbinden des Verschaltungsrings mit den Endkappen 6 werden die Drahtenden 3 und 4 miteinander schweißverbunden, insbesondere widerstandsschweißverbunden.
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Im jeweiligen Ringteil 7 verläuft der radial eingeführte Draht in einer der in Umfangsrichtung sich erstreckenden Nuten 8 weiter bis zur nächsten Radialnut 5, an welcher wiederum der Draht radial herausgeführt werden muss, um dann mit einem Wicklungsdrahtendabschnitt 4 verbunden zu werden. Zur Verbindung dieses Wicklungsdrahtabschnitts 4 mit dem in Umfangsrichtung nächsten Wicklungsdrahtendabschnitt 4 wird wiederum ein Draht verwendet in der gleichen Weise. Die elektrische Verbindung erfolgt wiederum mittels des genannten Verschweißens.
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Der Stapel weist zumindest jeweils der Verschaltung einer der Phasen des Motors zugeordnetes Ringteil 7 auf. Im Ausführungsbeispiel wird ein dreiphasig versorgter Motor gezeigt, der in Sternpunktschaltung verschaltet ist. Daher sind drei Ringteile 7 notwendig für die Verschaltung der drei Phasen, wobei diese drei Ringteile 7 samt ihrem in sie eingelegten Draht gleichartig zueinander sind, also sich nur in ihrem Verdrehwinkel gegenüber der Rotorachse des Motors unterscheiden. Der zugehörige Verdrehwinkel ist vorzugsweise 120°
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Für die Realisierung des Sternpunktes ist ein weiteres Ringteil 7 eingesetzt.
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Mittels der durch Heißverformung umgeformten Dome der Endkappen, also mittels der plastisch verformten Halteabschnitte, ist nicht nur eine spielfreie und formschlüssige Verbindung der Endkappen 6 mit dem Verschaltungsring erreicht sondern auch ein stabilisiertes Halten der Endabschnitte 3 der Einzelzahnwicklungen des Stators. Denn die Endkappen 6 weisen jeweils zumindest einen Halteabschnitt für einen jeweiligen Endabschnitt 3 auf, insbesondere auch mit Umlenkpfosten zur Zugentlastung. Somit ist die Parallelität der Endabschnitte 3 und 4 besonders gut herstellbar.
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Mittels des Stapels sind die Drähte des Verschaltungsrings axial hintereinander angeordnet, dürfen aber jeweils im selben Radialabstandsbereich, also in derselben Nut 8 angeordnet werden.
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Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird statt der Sternpunktschaltung eine Dreiecksschaltung verwendet, wobei das Ringteil für die Sternpunktschaltung einsparbar ist.
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Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird statt der axialen Stapelung eine radiale Anordnung der Drähte des Verschaltungsrings gewählt. Somit sind die Drähte in verschiedene Radialabständen, also in Nuten 8, welche in verschiedenen Radialabständen aber an derselben axialen Position angeordnet sind, angeordnet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Einzelblechpaket
- 2
- plastisch verformter Halteabschnitt
- 3
- Wicklungsdraht, insbesondere von einer Einzelzahnwicklung des Stators her kommend
- 4
- Draht, insbesondere Wickeldraht, des Verschaltungsrings
- 5
- Radialnut
- 6
- Endkappe
- 7
- Ringteil
- 8
- Nut, insbesondere in Umfangsrichtung umlaufende Nut
- 9
- Aufnahmeteil
- 10
- Laschenabschnitt
- 20
- Ausnehmung
- 30
- Zentrierkragen
